专利名称：电缆的抗腐蚀镀层和包带的制作方法
技术领域：
本项申请要求1999年10月22日提交的美国临时专利申请60/160,988的优先权。
本发明涉及一种在用于电缆的金属薄片，多叠层金属(尤其是铝)和塑料薄膜，及塑料薄膜上形成一抗腐蚀镀层的方法。
背景技术：
传统电缆，如同轴电缆和双绞电缆，利用金属包带(tape)或金属薄片来减少对被传输信号的近场和远场的EMI/RFI干涉及减少电缆中电信号的辐射。然而，经过一段时间后，金属氧化物在金属薄片表面的累积(由于腐蚀)将最终通过降低传输信号的效率而使电缆的这一目的失效。
一种减少腐蚀的副作用的传统方法是利用溢流(flooding)化合物，诸如涂于电缆上的基于蜡和/或油的材料。一旦冷却电缆，溢流化合物的物理特性将变化，这会在电缆上留下使用前必须清除的蜡的渣滓。因而，这种方法在许多应用中因为价格昂贵，高温下品质的降低，以及溢流化合物的环境影响而不受欢迎。
现在所需的是一种能用于电缆制造的不象传统包带那样易受腐蚀影响的金属包带或金属薄片，并且其也提高了直接制造能力。
发明内容
考虑到前述情况，理想的是提供一个当其用作电缆屏蔽时能消除腐蚀影响的包带的制造过程。根据本发明的一个实施例，提供一种用于在基层表面形成一抗腐蚀镀层的方法，该方法包括用交联材料重新配制成共聚物成分。所形成的共聚物成分然后被施加于基层表面并通过固化形成交联共聚物。根据本发明的一个实施例，基层可包括金属薄片，多叠层的金属和塑料薄膜，及塑料薄膜。
在另一个实施例中，基层是一种厚度大约为0.00025英寸至大约0.004英寸的金属薄片。在本发明又一个实施例中，所形成的表面镀层能为金属提供抗腐蚀特性并提供一种粘着到烯属化合物的粘接层，这在一些屏蔽电缆的应用中是有益的。
本发明进一步的特征和优点，以及本发明的各种实施例的结构和操作将在下面参照附图进行详细说明。
在此引入的附图组成说明书的一部分，通过举例，但不限于此，来说明本发明，其和说明书一起更进一步地解释本发明的原理，以使本领域普通技术人员能够制造和使用本发明。
图1是根据本发明的一个实施例的一种抗腐蚀镀层的形成过程的流程图；图2是一个与镀有抗腐蚀层的金属层合为一体的电缆的示意图。
具体实施例方式本发明涉及一种制造用于电缆的抗腐蚀包带的方法。此外，本发明涉及一种包含施加于电缆中的金属薄片，多叠层金属和塑料薄膜，及塑料薄膜的交联共聚物成分的抗腐蚀镀层。优选地，金属薄片的厚度大约为0.00025英寸至大约0.004英寸。本发明提供一种新的当用于电缆屏蔽时能充分降低腐蚀影响的包带设计。另外，本发明为形成在一些屏蔽电缆应用中可用的粘结包带提供一种新的抗腐蚀包带设计。这种新的包带设计利用一基于溶剂的镀层，该镀层能在金属表面上形成一个非常薄的层。优选地，采用水作溶剂。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种抗腐蚀镀层的形成过程100的流程图。这种抗腐蚀镀层包含一个交联共聚物镀层，其设计用来优化该镀层镀覆的金属的寿命。
在步骤102中，形成一种共聚物成分。这种成分可以是混合物形式或在溶液中。优选地，这种成分通过在水(或基于其它溶剂的)溶液中扩散而形成。根据本发明，该成分的组成包括占共聚物和溶剂总重量大约10％至40％的共聚物(固体)和大约60％至90％的水(或其它溶剂)溶液。根据本发明的一个实施例，该成分的组成包括占共聚物和溶剂总重量大约25wt.％(重量百分率)的共聚物(固体)和大约75wt.％的水(或其它溶剂)溶液。
在一个优选实施例中，该共聚物是一种基于丙烯酸(acrylicacid-based)的共聚物，诸如乙烯-丙烯酸、乙基-甲基-丙烯酸、离子交联聚合物，等等。例如，该共聚物可能包括占共聚物重量大约5wt.％至大约30wt.％的丙烯酸和70wt.％至95wt.％的乙烯。作为替换方案，这种基于丙烯酸的共聚物可能包括一种乙基-甲基-丙烯酸共聚物，浓度为占共聚物重量大约13％。许多基于丙烯酸的共聚物，如一种包含占共聚物重量大约20wt.％的丙烯酸的乙烯-丙烯酸共聚物，能够从商业卖主那里购买到。
在步骤104中，重新配制成共聚物成分。该重新配制步骤包括把一种诸如催化剂的交联材料加入到这种共聚物成分中。可依据传统技术将这些成分进行混合。
这种交联材料增强了该成分同金属的结合。在一个优选实施例中，该催化剂包括商业上能够购买到的氮丙啶，或其它羧基活性交联介质，如尿素甲醛、环氧树脂、或类似的化合物。催化剂的量可以从占电镀溶液重量大约1wt.％到大约10wt.％。此外，该重新配制步骤也可能包括加入一定量的溶剂以进一步降低所述成分中固体的浓度。该重新配制能够在任何高于冰点的温度下进行，如在室温下进行。该重新配制提供镀到其它材料上的镀层的粘合程度(bondability)以确保终极产品的功能度，即在电缆应用中的抗腐蚀特性。
在步骤106中，所形成的共聚物成分作为镀层施加于基层表面。基层可以是金属薄片，多叠层的金属和塑料薄膜，及塑料薄膜。优选地，金属可能为能用于电缆的铝，铜，钢，或其它金属。例如，基层可能包括薄薄的几层铝，厚度大约为0.00035英寸，它们被粘结在塑料薄膜的一面或两面。
镀敷步骤可通过多种传统步骤进行，包括但不限于凹版电镀，卷镀(roll coating)，喷镀等。根据本发明，所镀敷的镀层可以非常薄，镀层厚度从大约0.00005英寸到大约0.001英寸。
优选地，该镀层被镀敷于用于电缆屏蔽(或其它阻碍物)的诸如厚度大约为0.00025英寸到大约0.004英寸的金属薄片上，或诸如铝的多叠层金属片和塑料薄膜上，并通过提供一抗腐蚀的电、湿、和/或热屏蔽来增强它们的功能度。最终形成的镀层也抗多数传统的溶剂。另外，该镀层可镀敷于叠层基层，即几层叠压在塑料薄膜上的薄金属(例如铝或铜)层的一个或多个金属表面上。这种多叠层基层能以商品名LAMIGLAS在市场上购买到。这一镀层也可镀敷于叠压在塑料薄膜薄层和/或纺织品或非纺织品，如那些以商品名INSULFAB出售的物品薄层上的薄金属层上。
在共聚物镀层被镀敷于基层表面后，镀层在步骤108固化在基层表面。在该固化步骤中，溶剂变干且催化剂被激活以便开始交联。例如，通过将已镀敷的金属材料置于一个加热到150°至200°的烤炉中几秒钟来完成固化。作为替换方案，镀层也可以通过在较低的温度持续更长的时间来形成，或在更高温度的烤炉中持续更短的时间来完成，在给出现有描述的情况下，这对本领域普通技术人员来说是显然的。其它的干燥/固化方法包括EB，UV，IR，和其它传统技术。此外，所形成的镀层是透明的而且不会掩蔽在现存产品上的应用。通过往成分中添加颜料能够获得彩色镀层。
根据本发明，当镀层的暴露面同另一金属接触时，交联结合共聚物镀层将不会密封(seal)。换句话说，通过将交联材料加到乙烯-丙烯酸共聚物中，最终合成物变为热固性物质(thermoset)。交联材料/催化剂的添加增加了镀层与金属基层之间的附着力。一旦镀层被固化到金属表面，镀层的暴露面将不会粘到另一金属表面。这些特征使得这种抗腐蚀镀层在用于电缆的批量生产的金属卷的工业制造中特别有用。例如，大规模制造金属卷的金属包带可能宽达66英寸且重量超过4000英镑。如果镀层在金属包带卷起时会密封(即，镀层粘到覆盖于其上的金属包带的背面)，那么包带以后将无法卷绕。
此外，镀层还能粘附于一些烯属化合物，如丙烯酸共聚物上，以便提供粘结包带，这在一些屏蔽电缆的应用是有益的。
本发明的镀层能镀敷于传统电缆的一个或多个表面以便提供一种具有高抗腐蚀效果的电缆。例如，图2显示的一种同轴电缆200。电缆200包括一个铝编织线202，一个铝薄片(粘结或者不粘结)层204，和一个电缆轴心206。交联共聚物镀层能镀敷于金属薄片层204的一个或多个表面。结果得到一种抗腐蚀电缆。
作为替换方案，本发明的镀层也能在不绝缘应用中用于任何需要抗湿气腐蚀的金属产品。
实例形成一个抗腐蚀镀层的实例。该混合镀层包括一种由66wt.％的乙烯-丙烯酸共聚物，32wt.％的水，0.1wt.％的消泡剂，和2wt.％的氮丙啶组成的悬浮液(dispersion)。然后通过传统镀敷技术把这种镀层镀敷于一个LAMIGLAS基层。
另外，形成具有类似成分的镀层的试验样品并将其暴露于盐水薄雾中几天。镀有交联共聚物镀层的试验样品上没有发现腐蚀影响。将几个镀有抗腐蚀镀层的铝包带样品在120°F下浸于10％的盐水溶液中几天，以及将同样的材料浸在自来水中。经外观检查在镀有抗腐蚀镀层的包带上没有发现腐蚀现象。
进一步，利用具有与上述组成类似的成分的镀层进行大规模镀层试验。在这一试验中，利用传统技术，把基于水的抗腐蚀镀层镀敷于一个无镀层的厚度为0.003英寸的包带卷。基于这一事实，即镀层以每平方码0.04盎司的比率均匀地镀敷，所以镀层厚度小于0.0001英寸，大约为0.00005英寸。固化后，所形成的镀层不会被几种传统溶剂除去。
尽管上面参照几个特定实施例详细描述了本发明，但显然本领域的普通技术人员能对本发明做出各种各样的变化和修改而不超出本发明的保护精神和范围。因而本发明保护的宽度和范围不局限于任何上述例示的实施例。
权利要求
1.一种用于在基层表面形成一抗腐蚀镀层的方法，包括用交联材料重配制成一种共聚物成分；将所述共聚物成分施加于基层表面；和在基层表面固化所述共聚物成分以形成一种交联共聚物。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述共聚物成分是一种基于溶剂的具有占该成分重量大约10％到大约40％的固体的悬浮液，且其中所述共聚物成分是一种基于丙烯酸的包含浓度为占该共聚物重量大约5％到大约30％的丙烯酸的共聚物。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述基于丙烯酸的共聚物包含浓度为占共聚物重量大约20％的丙烯酸和浓度为占共聚物重量大约80％的乙烯。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述的重配制包括将一种活性的交联介质引入所述共聚物成分。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述的活性交联介质是一种基于羧基的催化剂。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述的活性交联介质是浓度为大约2％到大约5％的氮丙啶。
7.一种由权利要求1所述的方法制成的金属包带。
8.一种由权利要求1所述的方法制成的粘结包带，其中交联共聚物被粘结到一种烯属化合物上。
9.一种金属包带，包括一个金属基层，其中所述的金属基层从包括金属薄片、多叠层金属和塑料薄膜的组中挑选；和一个施加于所述的金属基层的至少一面上的镀层，所述的镀层包括一种当固化时交联的共聚物成分。
10.如权利要求9所述的金属包带，其中所述的镀层包括由一种在基于溶剂的悬浮液中的基于丙烯酸的共聚物和一种基于羧基的催化剂所组成的合成物。
11.如权利要求10所述的金属包带，其中所述的镀层包括占电镀溶液重量大约25wt.％的基于丙烯酸的共聚物的悬浮水溶液，其中所述的基于丙烯酸的共聚物包括浓度为占共聚物重量大约5％到大约30％的丙烯酸。
12.如权利要求11所述的金属包带，其中所述的丙烯酸共聚物包括浓度为占共聚物重量大约20％的丙烯酸和浓度为占共聚物重量大约80％的乙烯。
13.如权利要求11所述的金属包带，其中所述的镀层包括浓度为占悬浮水溶液重量大约2％到大约5％的氮丙啶催化剂。
14.如权利要求9所述的金属包带，其中所述镀层的厚度为大约0.00005英寸到大约0.001英寸。
15.如权利要求9所述的金属包带，其中所述的金属薄片的厚度为大约0.00025英寸到大约0.004英寸。
16.如权利要求9所述的金属包带，还包括粘结于镀层上的烯属化合物。
17.如权利要求16所述的金属包带，其中所述烯属化合物是一种丙烯酸共聚物。
18.一种电缆，包括镀有交联共聚物成分的屏蔽层。
19.如权利要求18所述的电缆，其中所述的交联共聚物成分包括一种基于丙烯酸的共聚物和一种基于羧基的催化剂。
20.如权利要求19所述的电缆，其中所述的交联共聚物成分包括浓度为占含该共聚物的基于溶剂的悬浮液重量大约2％到大约5％的氮丙啶催化剂。
21.如权利要求18所述的电缆，其中所述的屏蔽层从包括金属薄片、多叠层金属和塑料薄膜的组中挑选。
22.如权利要求18所述的电缆，其中所述的屏蔽层是一金属层，所述的金属从包括铝、铜和钢的组中挑选。
23.如权利要求18所述的电缆，其中所述的屏蔽层包括多叠层铝薄片，且其中所述的交联共聚物成分是一个在所述屏蔽层的一个或多个表面上的镀层，所述镀层的厚度大约为0.00005英寸到大约0.001英寸。
24.如权利要求18所述的电缆，其中所述金属薄片的厚度大约为0.00025英寸到大约0.004英寸。
25.如权利要求18所述的电缆，其中交联共聚物成分被粘结到一种烯属化合物上。
26.如权利要求25所述的电缆，其中所述烯属化合物是一种丙烯酸共聚物。
全文摘要
一种在基层表面形成一个抗腐蚀镀层的方法，包括用交联材料重配制成一种共聚物成分。所得到的共聚物成分然后被施加于基层表面并固化形成交联共聚物。该交联共聚物成分可能包括基于丙烯酸的共聚物和基于羧基的催化剂。该基层可能包括金属薄片和/或多叠层的金属和塑料薄膜。这种抗腐蚀镀层被施加于用来屏蔽电缆的金属和薄片上，并通过提供电、湿、和/或热屏蔽来增强它们的功能度，同时提供一种粘着于某些烯属化合物的粘结层，这在某些屏蔽电缆的应用中是有益的。
文档编号H01B3/44GK1391502SQ00815824
公开日2003年1月15日 申请日期2000年10月20日 优先权日1999年10月22日
发明者罗伯特·塞拉, 詹姆斯·罗斯, 保罗·哈雷卡克 申请人:北卡罗来纳康姆斯科普公司